(57)【要約】【課題】自律移動装置において、自律移動装置が移動する環境に置かれた物体の位置や形状及び自律移動装置の自己位置の認識を精度が高く、簡単な構成で安価に実現すること。【解決手段】自律移動装置１は、自律移動装置以外の物体が存在する環境の中で自律的に移動するように用いられ、物体及び自己位置検出システム６と移動手段４とを備える。物体及び自己位置検出システム６は、環境の中に設置した物体の表面形状や位置の情報を記録したデータベース２１と、位置測定手段３で取得された物体の表面形状とデータベース２１に記憶された物体の表面形状とを照合し、その照合が一致した場合にデータベース２１に記憶された物体の情報を走行計画手段２３へ送信すると共に、その照合が不一致の場合に位置測定手段３で取得された物体の情報を走行計画手段２３へ送信する照合手段２０と、照合手段２０から送信された物体の情報に基づいて自律移動装置１の走行経路を計画する走行計画手段２３とを備える。【選択図】図１
2006146381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律移動装置以外の物体が存在する環境の中で自律的に移動するように用いられ、物体及び自己位置検出システムと移動手段とを備えた自律移動装置であって、
前記物体及び自己位置検出システムは、前記物体の情報を測定する位置測定手段と、前記自律移動装置の走行経路を計画する走行計画手段と、前記環境の中に設置した物体の情報を記録したデータベースと、前記位置測定手段で得られた物体の情報と前記データベースに記録された物体の情報とを照合する照合手段とを備え、
位置測定手段は、略水平方向に照射線を走査することにより、前記自律移動装置と前記物体との相対的な角度及び距離を測定して前記物体の表面形状を取得するものであり、
前記データベースは前記環境の中に設置した物体の表面形状や位置の情報を記録したものであり、
前記照合手段は、前記位置測定手段で取得された物体の表面形状と前記データベースに記憶された物体の表面形状とを照合し、その照合が一致した場合に前記データベースに記憶された物体の情報を前記走行計画手段へ送信すると共に、その照合が不一致の場合に前記位置測定手段で取得された物体の情報を前記走行計画手段へ送信するものであり、
前記走行計画手段は前記照合手段から送信された物体の情報に基づいて前記自律移動装置の走行経路を計画するものである
ことを特徴とする自律移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自律移動装置において、前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであることを特徴とする自律移動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自律移動装置において、前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報とその物体の位置情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で取得された物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合し、その照合が一致した場合に前記データベースの物体の位置情報から前記自律移動装置の位置を算定するものであることを特徴とする自律移動装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の自律移動装置において、前記データベースの二値化情報は所定の単位長さを基準として与えられており、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を前記単位長さの二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであることを特徴とする自律移動装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の自律移動装置において、前記物体の二値化形状は前記位置測定手段の走査面に対して略垂直方向に長く設けられたものであることを特徴とする自律移動装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の自律移動装置において、前記走行計画手段の計画に従って前記移動手段を制御する走行制御手段をさらに備えることを特徴とする自律移動装置。
【請求項７】
自律移動装置と自律移動装置以外の物体が存在する環境の中で移動する自律移動装置に搭載される物体及び自己位置検出システムであって、
前記物体の情報を測定する位置測定手段と、
前記環境の中に設置した物体の情報を記録したデータベースと、
前記位置測定手段で得られた物体の情報と前記データベースに記録された物体の情報とを照合する照合手段とを備え、
位置測定手段は、略水平方向に照射線を走査することにより、前記自律移動装置と前記物体との相対的な角度及び距離を測定して前記物体の表面形状を取得するものであり、
前記データベースは前記環境の中に設置した物体の表面形状や位置の情報を記録したものであり、
前記照合手段は、前記位置測定手段で取得された物体の表面形状と前記データベースに記憶された物体の表面形状とを照合し、その照合が一致した場合に前記データベースに記憶された物体の情報を出力すると共に、その照合が不一致の場合に前記位置測定手段で取得された物体の情報を出力するものである
ことを特徴とする自己位置検出システム。
【請求項８】
請求項７に記載の自己位置検出システムにおいて、前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであることを特徴とする自己位置検出システム。
【請求項９】
請求項７に記載の自己位置検出システムにおいて、前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報とその物体の位置情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で取得された物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合し、その照合が一致した場合に前記データベースの物体の位置情報から前記自律移動装置の位置を算定するものであることを特徴とする自己位置検出システム。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の自己位置検出システムにおいて、前記データベースの二値化情報は所定の単位長さを基準として与えられており、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を前記単位長さの二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであることを特徴とする自己位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動装置、並びに物体及び自己位置検出システムに係り、特に周辺環境の情報を取得しながら部分的あるいは全面的に自律的な移動を行う移動ロボットや自律走行自動車などの自律移動装置、並びにこれに搭載される物体及び自己位置検出システムに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
環境認識センサを搭載した自律移動ロボットに関して、特開２００３−２６９９３７号公報（特許文献１）に示される障害物認識装置、障害物認識方法、及び障害物認識プログラム並びに移動型ロボット装置がある。この特許文献１には、複数のＣＣＤ等の光学的撮像手段から得られた画像の視差情報より、障害物の位置や形状を認識する装置が示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＣＣＤ等の光学的撮像手段により得られた画像を解析する従来の方法は、現状では高コストでありながら、精度が充分に高くなく、また１回の解析に時間がかかるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、自律移動装置が移動する環境に置かれた物体の位置や形状及び自律移動装置の自己位置の認識を精度が高く、簡単な構成で安価に自律移動装置、並びに物体及び自己位置検出システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、自律移動装置以外の物体が存在する環境の中で自律的に移動するように用いられ、物体及び自己位置検出システムと移動手段とを備えた自律移動装置であって、前記物体及び自己位置検出システムは、前記物体の情報を測定する位置測定手段と、前記自律移動装置の走行経路を計画する走行計画手段と、前記環境の中に設置した物体の情報を記録したデータベースと、前記位置測定手段で得られた物体の情報と前記データベースに記録された物体の情報とを照合する照合手段とを備え、位置測定手段は、略水平方向に照射線を走査することにより、前記自律移動装置と前記物体との相対的な角度及び距離を測定して前記物体の表面形状を取得するものであり、前記データベースは前記環境の中に設置した物体の表面形状や位置の情報を記録したものであり、前記照合手段は、前記位置測定手段で取得された物体の表面形状と前記データベースに記憶された物体の表面形状とを照合し、その照合が一致した場合に前記データベースに記憶された物体の情報を前記走行計画手段へ送信すると共に、その照合が不一致の場合に前記位置測定手段で取得された物体の情報を前記走行計画手段へ送信するものであり、前記走行計画手段は前記照合手段から送信された物体の情報に基づいて前記自律移動装置の走行経路を計画するものである。
【０００７】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであること。
（２）前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報とその物体の位置情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で取得された物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合し、その照合が一致した場合に前記データベースの物体の位置情報から前記自律移動装置の位置を算定するものであること。
（３）前記（１）または（２）に加えて、前記データベースの二値化情報は所定の単位長さを基準として与えられており、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を前記単位長さの二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであること。
（４）前記（１）または（２）に加えて、前記物体の二値化形状は前記位置測定手段の走査面に対して略垂直方向に長く設けられたものであること。
（５）前記走行計画手段の計画に従って前記移動手段を制御する走行制御手段をさらに備えること。
【０００８】
前述の目的を達成するための本発明の第２の態様は、自律移動装置と自律移動装置以外の物体が存在する環境の中で移動する自律移動装置に搭載される物体及び自己位置検出システムであって、前記物体の情報を測定する位置測定手段と、前記環境の中に設置した物体の情報を記録したデータベースと、前記位置測定手段で得られた物体の情報と前記データベースに記録された物体の情報とを照合する照合手段とを備え、位置測定手段は、略水平方向に照射線を走査することにより、前記自律移動装置と前記物体との相対的な角度及び距離を測定して前記物体の表面形状を取得するものであり、前記データベースは前記環境の中に設置した物体の表面形状や位置の情報を記録したものであり、前記照合手段は、前記位置測定手段で取得された物体の表面形状と前記データベースに記憶された物体の表面形状とを照合し、その照合が一致した場合に前記データベースに記憶された物体の情報を出力すると共に、その照合が不一致の場合に前記位置測定手段で取得された物体の情報を出力するものである。
【０００９】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであること。
（２）前記データベースは前記環境内に設置した物体の表面形状の二値化情報とその物体の位置情報を記録したものであり、前記照合手段は前記位置測定手段で取得された物体の表面形状を二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合し、その照合が一致した場合に前記データベースの物体の位置情報から前記自律移動装置の位置を算定するものであること。
（３）前記（１）または（２）に加えて、前記データベースの二値化情報は所定の単位長さを基準として与えられており、前記照合手段は前記位置測定手段で得られた物体の表面形状を前記単位長さの二値化情報にして前記データベースに記録された物体の表面形状の二値化情報と照合するものであること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自律移動装置、並びに物体及び自己位置検出システムによれば、自律移動装置が移動する環境に置かれた物体の位置や形状及び自律移動装置の自己位置の認識を精度が高く、簡単な構成で安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置、並びに物体及び自己位置検出システムについて、図１から図１０を用いて説明する。
【００１２】
本実施形態の自律移動装置１の全体構成について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の自律移動装置１の構成概略図である。
【００１３】
自律移動装置１は、装置本体２、位置測定手段３、及び移動手段４を備えて構成されている。この自律移動装置１は、自律移動装置以外の物体５が存在する環境の中で移動するように用いられるものであり、移動ロボットの例で説明する。なお、物体５は複数の物体５Ａ、５Ｂ、５Ｃの総称である。
【００１４】
装置本体２は、自律移動装置１の主要な外観となる筐体２ａ内に、コントローラ２０や駆動機構などの構成要素を収納した構成となっている。制御系２０は、照合手段２２、走行計画手段２３、及び走行制御手段２４などから構成されている。
【００１５】
位置測定手段３は、自律移動装置１の周囲にある物体５との距離を測定する手段である。その相対位置の測定方法として、例えば次の３つの方法が適用可能であるが、これら以外の方法であっても良い。第１は、レーザ光を物体５に照射し、その照射光と物体５で反射した反射光との位相差により距離を測定する方法である。第２は、レーザ光を物体５に照射し、物体５で反射した反射光を、照射部と離れた受光部で取り込み、三角測量の原理で物体５までの距離を計算する方法である。第３は、音波を物体５に照射し、照射波と反射波との位相差で距離を測定する方法である。
【００１６】
本実施形態の位置測定手段３は、筐体２ａの上面に回動可能に取付けられ、照射光や照射音などの照射線を略水平方向に走査することにより、所定の角度範囲で、その範囲に存在する物体５との相対的な角度と相対的な距離を測定できるようになっている。これによって、当該物体５の表面形状を取得することができる。なお、位置測定手段３を筐体２ａの前面に取付けても良く、照射線を斜め下方に照射するようにしても良い。
【００１７】
移動手段４は、筐体２ａの下面に取付けられた４つの車輪１２とこれらの車輪１２を駆動するモータ１１とから構成され、自律移動装置１を走行させるものである。
【００１８】
物体及び自己位置検出システム６は、位置測定手段３、データベース２１、及び照合手段２２を備えて構成されている。データベース２１は、物体５の表面形状を基に、物体５の位置情報と形状情報と属性情報とを関連づけるデータを予め格納して構成されている。格納された物体５の情報は予め与えられた凹凸パターンの表面形状を有する。照合手段２２は、位置測定手段３から得られた物体の表面形状と、データベース２１に記録された物体５の表面形状とを照合し、物体５を特定する。これによって、物体及び自己位置検出システム６は、物体５の位置情報及び自律移動装置１の自己位置情報を検出することができる。これらの情報は照合手段２２から走行計画手段２３に出力される。
【００１９】
走行計画手段２３は、照合手段２２で得られた物体５の位置情報及び自律移動装置１の自己位置情報に基づいて、自律移動装置１の走行経路や速度を計画する。この走行計画手段２３の計画は、照合手段２２で得られた情報に基づいて、時々刻々または所定間隔で生成され、走行制御手段２４に出力される。
【００２０】
走行制御手段２４は、走行計画手段２３の計画に従い、移動手段４のモータ１１の駆動を制御して自律移動装置１を所定の経路に導く。
【００２１】
次に、自律移動装置１及び物体及び自己位置検出システム６の具体的な動作について、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２２】
図２に示すように、領域Ｇには、自律移動装置１以外に、物体５Ａ〜５Ｃが存在する。図２は本実施形態の自律移動装置１の移動領域Ｇにおける動作例を示す俯瞰図である。図２の中で、物体５Ｂ及び物体５Ｃは既知のもの、すなわちデータベース２１に記録されているものである。一方、物体５Ａはデータベース２１に登録されていない未知の物体である。位置測定手段３は、照射線イで示すレーザ光などを前方へ矢印ロのように照射し、その照射線イを略水平方向に走査することにより、物体５Ａ〜５Ｃまでの相対的な角度と距離の情報を取得する。
【００２３】
このような周辺環境において、照合手段２２は、図３に示す手順で、物体５Ａ〜５Ｃ及び自律移動装置１の自己位置の認識を行う。図３は本実施形態の自律移動装置における物体及び自己位置検出システムの動作フローチャートである。
【００２４】
まず、位置測定手段３から物体５Ａ〜５Ｃまでの相対的な角度と距離の情報を上述した方法で取得する（手順１０１）。次いで、取得した角度及び距離の情報を基に、物体の外形を包含する包絡線５Ａｅ〜５Ｃｅを形成する（手順１０２）。
【００２５】
次いで、物体５Ａ〜５Ｃの表面形状に予め与えられた凹凸パターンの有無を照合する（手順１０３）。凹凸パターンがデータベース２１に無い物体５Ａの場合は（手順１０４）、手順１０２による物体５Ａの包絡線５Ａｅを物体の外形形状と設定する（手順１０５）。一方、凹凸パターンがデータベース２１にある物体５Ｂまたは５Ｃの場合は（手順１０４）、データベース２１から物体５Ｂまたは５Ｃの位置や形状、属性の情報を取得する（手順１０６）。さらに、物体５Ｂまたは５Ｃの位置はデータベース２１に与えられているので、その値をもとに自己の位置を更新する（手順１０７）。ここで、自己の位置の更新を行う理由は、走行制御手段２４は移動手段４の移動量を監視しているが、接地面とのスリップ等の原因により、実際の移動量との誤差が生じるためである。
【００２６】
このように手順１０５で設定した包絡線、あるいは手順１０６で取得した物体の諸情報と、自己位置の情報とを走行計画手段２３に出力する（手順１０８）。走行計画手段２３は、これに基づいて、自律移動装置１の走行経路を計画する。
【００２７】
次に、図３で説明した各手順の詳細について図４から図１０を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、図４を用いて手順１０２で実施する物体５Ａの包絡線５Ａｅの形成方法について説明する。
【００２９】
位置測定手段３からレーザ光などを照射線イのように、水平分解能ｄθの間隔で物体５Ａに照射し、その反射光を測定することにより、黒丸点Ｐまでの距離Ｌが離散的に求められ、距離Ｌと角度θとから、自律移動装置１との相対的な点Ｐの位置が計算できる。
【００３０】
ここで、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線Ｄ１から平行に距離Ｓを離した位置に直線Ｅ１ａと直線Ｅ１ｂとを設定する。距離Ｓの値は予め与えられており、位置測定手段３の水平角度分解能や距離測定分解能、物体５Ａまでの距離Ｌを考慮し、最終的に形成される包絡線５Ａｅ１から実際の物体５Ａが突出することが無いように決められる。同様に点Ｐ２と点Ｐ３とを結ぶ直線Ｄ２に対して直線Ｅ２ａと直線Ｅ２ｂとを設定する。この手順を全ての点Ｐに対して行う。そして、隣り合った直線Ｅ、例えば直線Ｅ１ａと直線Ｅ２ａとが交点を持たない場合、両方の直線Ｅの端点を直線Ｅ１ｓで接続する。あるいは、測定した中間の点Ｐ、例えば点Ｐ２を中心に半径Ｓの円弧Ｅ１ｒで接続する。
【００３１】
以上の手順により２つの包絡線５Ａｅ１と５Ａｅ２とが形成され、自律移動装置１に近い側の包絡線５Ａｅ１を物体５Ａの外形と認識する。このようにして、未知の物体５Ａに対して、その外形形状に近似した包絡線５Ａｅ１を求めることができる。
【００３２】
次に、図５及び図６を用いて主要な形状の物体５Ｂ、５Ｃに対する包絡線５Ｂｅ、５Ｃｅの形成方法ついて説明する。図５では箱状の物体５Ｂ、図６では円筒状の物体５Ｃに適用する方法を示す。既知の代表的な物体５Ｂ、５Ｃの形状に対しては、以下のような方法を予め備えることによって、物体５Ｂ、５Ｃの外形の認識精度を高めることができる。
【００３３】
まず、図５において、測定点Ｐ１からＰ１１の位置は、物体５Ａの場合で上述したと同様の方法により、位置測定手段３で求めることができる。
【００３４】
次に、隣り合う点Ｐに向かうベクトルＶ１〜Ｖ１０を計算し、それぞれの単位ベクトルが数多く一致するものを抽出する。図５においては、ベクトルＶ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ１０の単位ベクトルはほぼ同等となる。ここで、各測定点Ｐを通過し、導出した単位ベクトルに平行な表面線Ｂ１〜Ｂ３の中で、最も位置測定手段３に近いものを採用する。この表面線Ｂ１より、単位ベクトルの直交方向に位置測定手段３側へ距離Ｓを離れた位置に包絡線５Ｂｅを形成する。このような方法で既知の形状に対する包絡線５Ｂｅをより精度良く求めることができる。なお、一致する単位ベクトルが所定の数より少ない場合、当該の形状ではないと判断する。
【００３５】
次に、図６においても同様に、測定点Ｐ１からＰ１３の位置は、位置測定手段３で求めることができる。そこで、隣り合う点Ｐの中点に直交する直交線Ｃを設定する。図６のように、外形が円筒の物体５Ｃの場合、複数の直交線Ｃは円筒の中心線Ｏで交差する。それにより、物体５Ｃが円筒であることを認識できる。そして測定点Ｐと中心線Ｏとの距離から円筒状物体の半径Ｒが導出され、距離Ｓを加えた半径（Ｒ＋Ｓ）で包絡線５Ｃｅを形成する。
【００３６】
このように、予め備えられた認識方法により既知の物体形状を当てはめ、形状が該当しない物体５Ａについては測定点を接続する方法により包絡線５Ａｅを形成する。
【００３７】
次に、図７及び図８を用いて、手順１０３で実施する凹凸パターンの照合方法について詳細に説明する。
【００３８】
図７を用いて箱状物体５Ｂの凹凸パターンの照合方法について説明する。図７は図５における箱状物体５Ｂの凹凸パターンを測定点Ｐの位置から二値化する方法を説明する図である。
【００３９】
図５で説明した包絡線５Ｂｅを形成する手順１０２において、表面線Ｂ１から直交方向に距離Ｌｄの範囲の測定点Ｐを選択する。選択された測定点Ｐ及びその測定点Ｐで挟まれた区間を１とし、選択されない測定点Ｐ及びその前後の測定点Ｐまでの区間を０とすると、二値パターン５１が生成される。ここで、位置測定手段３は物体５Ｂに対して放射状に走査するため、測定点Ｐ毎の間隔は一定ではない。ここで、二値の組み合わせとその間隔Ｌ１〜Ｌ５を記録する。
【００４０】
しかしながら、このような間隔付きの二値データを用いて照合を行うことは、間隔分のデータが増えるため、時間がかかり好ましくない。そこで、本実施形態では、物体５Ｂに付与する凹凸パターンを単位長さＬｔで与える。この前提により、二値パターン５１を単位長さＬｔに合わせた変化とすることにより、二値パターン５２のように、凹凸形状の認識を補正することができる。そして、二値データ５３に示すように、間隔情報なしの二値データ５３に変換することができる。このような間隔情報なしの二値データ５３を用いることによって、照合時間を短縮することができる。
【００４１】
なおここで、二値データ５３の信頼性を高めるために、単位長さＬｔの範囲に測定点Ｐが数多く含まれることが望ましい。例えば、表面線Ｂ１とレーザ光などの照射線イとのなす角度がθｃであり、位置測定手段３と測定点Ｐ２との距離がＬｃ、位置測定手段３の測定間隔ｄθが十分小さいとし、測定点Ｐの個数の閾値をｎｐとしたとき、測定点Ｐ２とＰ３との間隔Ｌｐは、次の式（１）で表される。
【００４２】
Ｌｐ＝Ｌｃ×ｄθ÷ｃｏｓθｃ    （１）
ここで、次の式（２）を満足するならば、信頼性の高いデータとして採用する。
【００４３】
ｎｐ＜Ｌｔ÷Ｌｐ                （２）
図８を用いて箱状物体５Ｂの凹凸パターンの別の照合方法について説明する。図８は図５における箱状物体５Ｂの凹凸パターンを二値化する別の方法を説明する図である。
【００４４】
図８では、物体５Ｂの表面形状に凸から凹、あるいは凹から凸への変化が生じた位置を１としている。その結果、二値パターン５４が生成される。しかしながら、二値パターン５４は間隔付きの二値データであるため、このまま間隔付きの二値データ５４を用いると、その照合に時間がかかる。そこで、単位長さＬｔを導入して、二値パターン５５のように一定間隔に０または１が発生するに二値データとする。それにより、間隔情報なしの二値データ５６を生成することができる。
【００４５】
なお、位置測定手段３は照射線イを略水平方向に走査するので、凹凸パターンを略鉛直方向に長く、すなわち長い範囲で一定の凹凸パターンであるように設けると良い。それによって、位置測定手段３が路面の傾斜などにより傾いたときでも凹凸パターンを取得することができる。
【００４６】
次に、図９を用いてデータベース２１を詳細に説明する。図９は図１のデータベース２１の書式の一例を示す図である。
【００４７】
データベース２１は、既知の物体の番号と、物体表面に凹凸パターンで表されたコードと、位置情報と、属性情報などからなる。図９の例では、物体番号１は直方体の物体であり、原点（ｘｇ１，ｙｇ１）から、ｘ方向にｘｓ１、ｙ方向にｙｓ１、ｚ方向にｚｓ１の大きさを有する。物体番号２は円筒形の物体であり、原点（ｘｇ２、ｙｇ２）を中心として、半径ｒｓ１、ｚ方向にｚｓ２の大きさを有することを示している。また、属性情報は例えば物体の材質、危険性の有無、自律移動装置１の充電ステーションであること等の機能内容を含んでいる。
【００４８】
照合手段２２は、二値データ５３、５６をデータベース２１のコードと比較して、所定の数以上が連続して合致したとき、既知の物体であると判断する。
【００４９】
このように既知の物体５Ｂ、５Ｃの情報を使うことにより、正確な物体５の位置や形状の情報を取得することができ、走行経路の計画の信頼性を高めることができる。特に、手順１０２では、物体５の形状の内、位置測定手段３に向いた範囲しか形状を認識できないが、この方法により、物体全周の形状を知ることができる。それにより、より長い経路の計画を立てることができる。
【００５０】
次に、図１０を用いて手順１０７における自己位置更新の方法を詳細に説明する。図１０は図３における自己位置更新の手順の詳細を説明する図である。
【００５１】
自律移動装置１は、移動中の誤差が累積して、自己で認識している位置と実際の位置とがずれることがあり、走行計画とその実施段階で影響を与える。これを回避するため、自己で認識している位置を適宜修正する必要がある。ここでは、データベース２１に記録された物体５の位置情報と、位置測定手段３で測定した自律移動装置１と物体５との相対的位置関係とから自己位置の補正を行う。
【００５２】
手順１０６までの処理により、測定点Ｐｉまでの距離Ｌｉ、表面線Ｂ１と照射線イとがなす角度θｉ、測定点Ｐｉの座標（Ｘｉ，Ｙｉ）がわかっている。また、データベース２１の位置情報より、Ｘ−Ｙ座標と物体５Ｂがなす角ψｂもわかる。さらにここで、測定点Ｐｉは凹凸の変化が生じた近傍で凸部の測定点を選択する。これは、凹凸の変化点までの距離が単位長さＬｔから計算でき、それを元に測定点Ｐｉに近い座標が求められるためである。自律移動装置１の座標を（Ｘｒ，Ｙｒ）とすると、次の式（３）で求められる。
【００５３】
（Ｘｒ，Ｙｒ）＝（Ｘｉ＋Ｌｉ×ｃｏｓ（θｉ＋ψｂ），
Ｙｉ＋Ｌｉ×ｓｉｎ（θｉ＋ψｂ））  （３）
また、前述のように測定点Ｐｉは凹凸の変化点と一致するとは限らない。そこで、複数の測定点を用いて、式（３）の計算を行い、自律移動装置１の座標を平均化して求めることが望ましい。
【００５４】
このように物体５の表面に所定の凹凸パターンを与え、自律移動装置１には既知の物体５の凹凸パターン情報を与えることにより、周辺環境の認識を正確に行うことができる。また逆に物体５の位置から自己位置を算出して修正することができる。これらにより、自律移動装置１は正確な走行を実施することができる。
【００５５】
さらに、環境に未知と既知の物体が混在する場合、未知の物体の位置や形状を認識するため位置測定手段３は必須であるので、装置面でのコストアップ無しで本実施形態の自律移動装置を実現することができる。
【００５６】
本実施形態の自律移動装置１によれば、物体の位置や形状、自己位置の認識を簡単な構成で実現することができると共に、画像処理による場合に比較して、精度が高く、安価で、高サンプリングレート、外乱光など環境ロバスト性に優れたものとすることができる。そして、環境に置かれた既知の物体に対して、その詳細な位置や形状等の情報を得ることができる。また、既知の物体から自己位置を逆計算して、正確な自己位置に修正することができる。これらより、自律移動装置１の正確な走行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態の自律移動装置の構成概略図である。
【図２】本実施形態の自律移動装置の移動領域Ｇにおける動作例を示す俯瞰図である。
【図３】本実施形態の自律移動装置における物体及び自己位置検出システムの動作フローチャートである。
【図４】図３における未知の物体の包絡線の形成手順の詳細を説明する図である。
【図５】図３における既知の箱状物体の包絡線の形成手順の詳細を説明する図である。
【図６】図３における既知の円筒状物体の包絡線の形成手順の詳細を説明する図である。
【図７】図５における箱状物体の凹凸パターンを測定点の位置から二値化する方法を説明する図である。
【図８】図５における箱状物体の凹凸パターンを二値化する別の方法を説明する図である。
【図９】図１のデータベースの書式の一例を示す構成図である。
【図１０】自己位置を計算する方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…自律移動装置、２…装置本体、２ａ…筐体、３…位置測定手段、４…移動手段、５…物体、６…物体及び自己位置検出システム、１１…モータ、１２…車輪、２０…制御系、２１…データベース、２２…照合手段、２３…走行計画手段、２４…走行制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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